FR2688595A1

FR2688595A1 - Procede et dispositif de localisation de bruiteurs par une antenne constituee de bouees acoustiques passives.

Info

Publication number: FR2688595A1
Application number: FR9203005A
Authority: FR
Inventors: Forster Philippe
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-09-17
Anticipated expiration: 2012-03-13
Also published as: AU666770B2; FR2688595B1; WO1993018416A1; DE69307500D1; CA2131633A1; DE69307500T2; JPH07504505A; AU4808293A; EP0630482A1; EP0630482B1; US5457662A

Abstract

L'invention concerne un dispositif de localisation de bruiteurs par une antenne comprenant des capteurs passifs. Dans une variante préférée, l'antenne est constituée de N bouées acoustiques comprenant chacun une paire de doublets d'hydrophones présentant un diagramme de directivité en double huit. Chaque bouée comprend un compas fournissant un signai Kn représentant le cap par rapport au Nord magnétique. Les paires de signaux (a1 - b1 à aN - bN ) subissent une rotation de l'angle Kn . Les signaux sont ensuite numérisés et le nombre P de bruiteurs estimés. La localisation de ces bruiteurs peut s'effectuer selon deux variantes (8, 9).

Description

Procédé et dispositif de localisation de bruiteurs
par une antenne constituée de bouées
acoustiques passives
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif permettant de localiser un ou plusieurs bruiteurs à partir des signaux recueillis par une antenne de géométrie inconnue constituée de bouées acoustiques passives.

Les bouées acoustiques passives sont utilisées, par exemple, par les aéronefs pour la détection, la localisation et la classification des véhicules sous-marins. Les méthodes de traitement du signal actuellement mises en oeuvre sur les signaux recueillis à bord de l'aéronef sont essentiellement non cohérentes : c'est-à-dire que chaque bouée fournit, après détection, des mesures de fréquence ou des mesures de fréquence et d'azimut; la localisation des cibles s'effectue ensuite à partir de ces mesures.

Compte-tenu de la diminution des niveaux de bruits rayonnés par les véhicules sous-marins, les performances individuelles des bouées passives en détection deviennent faibles et deviendront encore plus faibles vis-à-vis des véhicules sous-marins très silencieux du futur. C'est pourquoi le développement et l'étude de méthodes de traitement d'antenne applicables à un réseau de bouées (dont les positions sont mal connues) est important.

Diverses méthodes de traitement d'une antenne d'hydrophones dont les positions sont mal connues voire inconnues ont été proposées depuis une quinzaine d'années.

Une première série de méthodes utilise des sources auxiliaires dont les positions sont connues. A titre d'exemple, de telles méthodes sont décrites dans les articles suivants
- "A self-survey technique for self-cohering of antenna systems" par C.N. Dorny, IEEE-AES, Nov. 1978, pp. 977-991.

- "Cohering of an experimental non rigid array by self-survey" par
C.N. Dorny et al ; IEEE-AES, Nov. 1980, pp. 902-904.

Une deuxième série de méthodes utilise des sources auxiliaires dont les positions sont inconnues. A titre d'exemple, de telles méthodes sont décrites dans les articles suivants
- "Array shape calibration using sources in unknown locations
Part I", par Y. Rockah et P.M. Schultheiss, IEEE-ASSP, mars 1987, pp.

286-299
- "Array shape calibration using sources in unknown locations Part Il", par Y. Rockah et P.M. Schultheiss, IEEE-ASSP, juin 1987, pp.

724-735.

Les sources auxiliaires peuvent être, par exemple, des bouées actives, c'est-à-dire émettrices. Ces sources servent à déterminer la géométrie de l'antenne et les signaux qu'elles émettent doivent être séparés en temps ou en fréquence. Une fois réalisée la calibration de l'antenne, la localisation des bruiteurs peut être réalisée par n'importe quelle méthode de traitement d'antenne. La calibration de l'antenne peut être réalisée par triangulation.

La nécessité de sources auxiliaires dans les traitements précités est contraignante en pratique et une méthode permettant de s'en affranchir a été développée. Cette méthode s'applique uniquement dans le cas de signaux à large bande et sa mise en oeuvre nécessite la présence d'au moins trois bruiteurs. Ces bruiteurs sont des sources de bruit existantes, telles que des navires. Cette méthode est décrite dans les articles sui vante
- "Localisation de sources ponctuelles avec une antenne de géométrie inconnue" par P. Nicolas et G. Vezzosi, GRETZI 85, pp. 331-337
- "Estimation of phase angles from the cross-spectral matrix" par
G. Vezzosi, IEEE-ASSP, juin 1986, pp. 405-422
- "Time delay estimation using an eigenstructure based spectral method" par G. Vezzosi et P. Nicolas, 25th Conf. on Decision and
Control", pp. 949-952.

Enfin, une méthode de traitement d'antenne baptisée ESPRIT a été développée dans le cas particulier d'un réseau de géométrie inconnue constitué de deux sous-réseaux dont l'un est le translaté de l'autre, le vecteur de translation permettant de passer d'un sous-réseau à l'autre étant connu.

Cette méthode est décrite dans les documents suivants
- "A subspace rotation approach to signal parameter estimation", par A. Paulraj, R. Roy et T. Kailath, "Proc. of the IEEE "Proc. of the
IEEE", juillet 1986, pp. 1044-1045
- "ESPRIT-Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques" par R. Roy et T. Kailath, IEEE-ASSP, juillet 1989, pp. 984995
- et le brevet US-A-4 750 147.

Cependant la mise en oeuvre de cette méthode nécessite le recours à des servomécanismes pour effectuer des opérations d'orientation des différents éléments composant l'antenne.

L'invention vise à pallier les inconvénients de l'Art connu qui viennent d'être rappelés.

Elle permet de localiser plusieurs sources en bande étroite à l'aide d'une antenne de géométrie inconnue constituée de bouées utilisant des hydrophones directifs sans hypothèse restrictive sur le nombre minimal de bruiteurs et sur la géométrie de l'antenne. Elle ne nécessite pas non plus l'adjonction de sources auxiliaires, ni d'avoir recours à des servomécanismes pour l'orientation des éléments de l'antenne. Dans une variante préférée, les bouées sont du type connu sous l'appellation anglo-saxonne "DIFAR" ( "Directional Frequency Analysis and Recording" > .

Les caractéristiques principales de ce type de bouées seront rappelées ultérieurement.

Le procédé de l'invention permet une très grande précision. Dans des conditions idéales: gains des hydrophones réglés aux gains nominaux, nombre d'observations infini, bruit spatialement blanc ; ce procédé permet de déterminer les azimuts des bruiteurs avec une précision infinie.

L'invention a donc pour objet un procédé de localisation de bruiteurs par une antenne constituée de N capteurs acoustiques directifs, associés à N transducteurs de signaux sonores reçus de chaque bruiteur; chacun desdits capteurs acoustiques étant muni de moyens générant une grandeur représentant le cap par rapport au Nord magnétique terrestre; caractérisé en ce que, lesdits capteurs directifs étant constitués d'une paire de doublets présentant un diagramme de directivité en double huit dont les maxima sont alignés sur des premier et second axes orthogonaux entre eux, ce procédé comprend au moins les étapes suivantes
- génération par chaque capteur d'une paire de signaux analogiques, réponses des doublets suivant lesdits premier et second axes orthogonaux
- rotation d'un angle Kn de chacune des paires de signaux, avec
Kn cap de la bouée n et 1 < n < N, de façon à générer une nouvelle paire de signaux xn(t) et yn(t), telle que An(t) étant le signal associé au premier axe et Bn(t) le signal associé au second axe, la relation suivante soit vérifiée

<tb> FXn(t)1 <SEP> cos <SEP> (Kn) <SEP> -sin <SEP> (l) <SEP> rssh(t)1 <SEP>
<tb> <SEP> sin <SEP> # <SEP> sin <SEP> (Kn) <SEP> cos <SEP> (l) <SEP> <SEP> LB(t)] <SEP>
<tb>
- échantillonnage à l'aide d'un signal de fréquence déterminée de ces signaux et leur conversion en signaux numériques
- génération de la matrice spectrale des signaux ainsi convertis
- décomposition de la matrice spectrale en éléments propres (u1 à u2N, #1 à #2N)
- estimation du nombre P de bruiteurs en déterminant la multiplicité de la plus petite valeur propre de la matrice spectrale
- génération d'au moins deux matrices, U1 et U2, à N lignes et P colonnes, N et P étant respectivement le nombre de bouées et le nombre de bruiteurs estimés, telles que la relation suivant soit satisfaite

dans laquelle u1 à up sont les vecteurs propres de la matrice spectrale (E)
- génération d'une troisième matrice U, également à N lignes et P colonnes, telle que les colonnes forment une base orthonormée commune aux espaces vectoriels engendrés par les colonnes des matrices U1 etU2
- et la localisation desdits P bruiteurs en utilisant au moins les matrices U, U1 et U3; ladite localisation consistant à générer une suite de valeurs (01 à Op > représentant les azimuts estimés des bruiteurs, modulo 1800.

L'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées et parmi lesquelles
- la figure 1 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'une bouée de type "DIFAR"
- la figure 2 illustre schématiquement un dispositif selon l'inventison
- les figures 3 et 4 sont des diagrammes illustrant deux variantes de réalisation de l'invention.

On va maintenant décrire le procédé de l'invention à l'aide d'un exemple de réalisation d'un dispositif mettant en oeuvre ce procédé.

Dans une variante préférée du procédé de l'invention, on utilise une antenne constituée d'éléments passifs à base de bouées connues sous la dénomination "DIFAR" ou "Direction Frequency Analysis and Recording".

Le type d'antenne est connu et il est inutile de le décrire de façon détaillée. On pourra se reporter avec profit aux brevets US-A-4 205 396,
US-A-3 603 921 ou US-A-3 444 508, à titre d'exemples non limitatifs.

II est cependant utile de rappeler brièvement les principales caractéristiques d'une telle antenne.

Une antenne de ce type fait appel à des hydrophones directifs.

Chaque bouée constituant l'antenne comprend au moins deux doublets d'hydrophones. Les doublets utilisés présentent un diagramme de direction en forme de huit dit en "cosinus". Les deux doublets sont orientés de telle façon que les diagrammes de directivités soient orthogonaux.

La figure 1 illustre des diagrammes de directivité d'une bouée de type DIFAR. Naturellement les orientations "NORD-SUD" et "EST
OUEST" sont purement arbitraires et doivent être entendues par rapport aux maxima définis par le diagramme de directivité. On a repéré sur la figure X-X' les deux lobes du diagramme de directivité du premier doublet et Y-Y' les lobes du diagramme de directivité du second doublet. On a représenté une source de bruit sous la référence S. On suppose que cette source S est située à une distance importante de la bouée. On parle de champ lointain. On suppose que les ondes sonores sont reçues sous l'incidence e par rapport à l'axe "OUEST-EST" de la bouée.

Le signal fourni en sortie du premier doublet d'hydrophones obéit à la relation (diagramme X-X' )
Sx = A cos e (1)
De même, le signal fourni en sortie du second doublet d'hydrophones obéit à la relation (diagramme Y-Y'):
Sy = A sin O (2)
Dans ces relations, A est une valeur indicative du niveau d'intensité sonore à l'endroit de la bouée réceptrice. Cette valeur A est identique dans les deux équations, car les hydrophones sont supposés avoir la même sensibilité.

Dans une variante préférée de l'invention, on utilise N bouées du type qui vient d'être décrit ; I'ensemble de ces N bouées forment une antenne de géométrie inconnue. Ces bouées ont pu être larguées, par exemple, d'un aéronef.

Les bouées sont caractérisées par le fait qu'elles fournissent, en présence de P bruiteurs en champ lointain, des signaux de la forme

relation dans laquelle a(t) et b() sont les signaux présents sur les sorties respectives des doublets dits "Nord-Sud" et "Est-Ouest" d'une bouée donnée, n(t) et m(t) le bruit de fond en sorties de ces mêmes doublets et P1 à (pp les gisements des P bruiteurs par rapport au nord de la bouée, le paramètre t représente naturellement le temps. La bouée comporte par ailleurs un compas qui fournit son cap par rapport au nord magnétique.

Cette équation (3) n'est en réalité que la généralisation à P sources, et en tenant compte du bruit de fond, des équations (1 > et (2).

La figure 2 illustre schématiquement un dispositif selon l'invention.

Comme il a été rappelé, L'antenne est composée de N bouées que l'on numérote 1 à N; une bouée quelconque de cet ensemble est numérotée n, par convention. Pour simplifier, dans ce qui suit, on utilisera les références "N-S" pour "Nord-Sud" et "E-O" pour "Est-Ouest".

Pour chaque bouée n, les signaux an(t) et bn(t) issus des doublets "N-S" et "E-O" sont traités de manière classique par un circuit 1 n d'amplification et de filtrage. Sur la figure 2, ces dispositifs sont représentés par les blocs 1.1 à 1.N.

Pour être utilisables ces signaux doivent être "alignés" par rapport à un même axe de référence. On choisit le Nord magnétique.

Pour ce faire,chaque bouée est munie d'un compas, comme il a été indiqué.

Les sorties An(t) et Bn(t) d'un circuit quelconque son alimentent un circuit 2.n qui lui correspond. Celui-ci leur fait subir une rotation d'angle Kn, où Kn désigne le cap de la n-ième bouée par rapport au Nord magnétique, de façon à fournir les signaux xn(t) et yn(t) définis par la relation

<tb> #Xn(t) <SEP> # <SEP> cos <SEP> (Kn) <SEP> -sin <SEP> (Kn)# <SEP> #An(t) <SEP> (4) <SEP>
<tb> <SEP> yn(t) <SEP> = <SEP> sin <SEP> (Kn) <SEP> cos <SEP> (Kn) <SEP> Bn(t) <SEP>
<tb>
Comme il a été indiqué, le cap Kn est fourni par un compas associé à chaque bouée.

On constate que le dispositif de l'invention permet l"'alignement" nécessaire des bouées de façon très simple par une "rotation électrique".

Les signaux issus des circuits 2.1 à 2.N sont ensuite échantillonnés à une cadence d'échantillonnage Te liée à la fréquence de coupure haute des circuits de filtrage 1-1, ..., 1-N et numérisés par un convertisseur analogique-numérique 3.

Les échantillons vectoriels sont donnés par la relation
X(n) = [x1(nTe), ..., xN(nTe), Y1(nTe) t YN(nTe)]T (5) dans laquelle les valeurs xl (nTe > à à xN(nTe > sont les signaux dits "N-S" et les valeurs Y1 (nTe) les signaux dites "E-O". On dispose donc de 2N signaux : deux par bouée.

Ces signaux, présents en sortie du convertisseur analogique-numérique 3, sont traités par un circuit 4 qui estime leur matrice spectrale à la fréquence d'analyse par une méthode d'estimation spectrale consistant par exemple en une pondération temporelle des données suivi d'un moyennage temporel de périodogrammes (ou d'un lissage fréquentiel) ; le nombre de périodogrammes moyennés (ou lissés) devant être supérieur ou égal au nombre de bouées. La résolution fréquentielle minimale de l'analyse spectrale doit satisfaire l'inégalité:
Af < < c/d, (6) relation dans laquelle c désigne la célérité du son et d la distance maximale entre deux bouées, un facteur dix étant en général suffisant entre les deux membres de cette inégalité. II doit être bien entendu que la connaissance de d n'implique pas la connaissance de la géométrie de l'antenne. Un ordre de grandeur ou une estimation de cette distance, par exemple après largage des bouées, est suffisante. Le temps total d'une analyse spectrale ne doit pas excéder le temps de stationnarité présumé des signaux.

La matrice spectrale E estimée par le circuit 4 est décomposée en éléments propres par un circuit 5 qui en calcule les valeurs propres
{X1 > X2 > ... > h2N) et les vecteurs propres (ul ..., u2N) associés, en utilisant une méthode de diagonalisation matricielle.

A ce stade, on peut estimer le nombre P de bruiteurs. Ceci peut être réalisé en testant la multiplicité de la plus petite valeur propre de la matrice spectrale. On a recours, par exemple, au test de sphéricité comparaison par rapport à un seuil du rapport des moyennes géométriques et arithmétiques des plus petites valeurs propres. Le circuit 6 forme ensuite deux matrices, U1 et U2, chacune ayant N lignes et P colonnes. Ces matrices sont telles que la relation suivante soit satisfaite

<tb> F <SEP> l <SEP> : <SEP> :uz: <SEP> u2 <SEP> u <SEP> J <SEP> } <SEP> N <SEP> lignes <SEP> (7 >
<tb> <SEP> LU22 <SEP> ~ <SEP> } <SEP> N <SEP> lignes
<tb>
Le circuit 6 génère aussi la matrice diagonale A définie par la relatison
A = diag {X1 - a, ..., Xp - 6} (8) dans laquelle 6 = (p+1 + ... + XN)/(N-P)
Cette opération a pour but d'extraire le "bruit de fond" des signaux sources.

Les traitements réalisés par les circuits 4 à 6, peuvent être conformes à ceux décrits dans l'article de Laurent KOPP et Georges
BIENVENU: "Détection par les valeurs propres de la matrice interspectrale : Adaptation au bruit de fond" paru dans "Neuvième colloque sur le
Traitement du Signal et ses Applications", 16-20 mai 1983, pages 265270. Un des enseignements de cet article est que, si l'on considère les amplitudes des valeurs propres, les plus faibles correspondent au bruit de fond et les plus importantes aux sources. Ce processus est schématisé par la figure 3. Dans l'exemple illustré sur cette figure, six valeurs propres correspondent à des sources repérées arbitrairement S1 à S6, les autres étant considérées correspondre à du bruit de fond.

Un circuit 7 calcule ensuite une matrice UNxp dont les colonnes forment une base orthonormée commune aux espaces vectoriels engendrés par les colonnes des matrices U1 et U2. Naturellement, il s'agit d'une approximation car il faut tenir compte des erreurs dues aux mesures.

Une solution est de choisir pour U la matrice formée par les P vecteurs singuliers gauches associés aux P plus grandes valeurs singulières de la matrice Nx2P[U1: U2].

Cette méthode est conforme à celle enseignée dans le brevet US
A-4 750 147 précité. Il doit cependant être bien entendu que l'invention ne nécessite pas le recours à deux sous-réseaux reliés par un vecteur de translation connu.

A la suite de ces opérations, les sources sonores ou bruiteurs peuvent être localisées.

Selon l'invention, la localisation proprement dite peut s'effectuer selon deux variantes de réalisation.

Ces deux variantes sont schématisées sur la figure 2, respectivement, par les circuits 8 et 9. Ces deux circuits utilisent, d'une part, les matrices U1 et U2 et, d'autre part, la matrice U qui vient d'être calculée.

En outre, le circuit 9, et seulement ce circuit, reçoit la matrice A.

La première variante tire partie du fait que, si 6p représente l'azimut d'une source p (avec 1 < p < P), la matrice U1 correspond aux signaux en cos 6p et la matrice U2 aux signaux en sin 6p Pour obtenir les signaux avec une phase Op, il faut effectuer une multiplication matricielle telle que l'on obtienne une forme en exp (i#p) soit

Ce type d'opération est effectué par le circuit 8.

De façon plus précise, le circuit 8 calcule les P valeurs propres, notées a1 à αp, de la matrice définie par
[U21)+ i U2)* U]-1 x #(U1 - i U2)* U# (9) relation dans laquelle l'astétix indique qu'il s'agit de la matrice conjuguée.

Une fois cette opération réalisée, le circuit 8 peut fournir en sortie les P azimuts estimés des bruiteurs, soit 01 à 6p ce naturellement avec une ambigüité de 1800 comme il est bien connu.

Des méthodes pour lever cette ambigüité sont également bien connues de l'homme de métier et il est inutile de les décrire.

Pour une source sonore ou bruiteur quelconque p, L'azimut estimé est donné par la relation
6p = 2 Arg (αp) (10)
Selon la seconde variante de réalisation, on fait "tourner" L'angle O entre deux valeurs prédéterminées normalement entre -90 et +900. On "observe" la disparition d'une source, c'est-à-dire quand elle passe devant le zéro de directivité du dipôle.

Cependant, ce processus nécessite que le bruit soit extrait des signaux utiles. Pour ce faire, on utilise la matrice L. Le circuit 9 effectue ces opérations.

De façon plus précise, le circuit 9 calcule à partir des matrices U,
U1, U2 et A, pour O variant de -90 à 900 avec un pas suffisamment petit (1 par exemple), la fonction f(O) définie comme l'inverse de la plus petite valeur propre de la matrice répondant à la relation *
U (sin O j - cos O ~U) A (sin O * - cos O 02) U (11)
Dans ces conditions, les azimuts estimés des bruiteurs sont fournis
par les abscisses des maxima de la fonction f(0).

La figure 4 illustre ce processus. Sur cette figure, on a représenté la variation de la courbe f(O) en fonction de e variant de +900 à -900. La courbe f(0), dans l'exemple considéré, présente huit pics, correspondant à huit bruiteurs repérés de façon arbitraire S1 à Sg. Les huit valeurs de o, e1 à 08, correspondent aux azimuts des huit bruiteurs. Les signaux Oî à On sont disponibles en sortie du circuit 9.

A titre d'exemple, on pourra utiliser une dizaine de bouées de type "DIFAR" pour constituer l'antenne, de préférence un nombre puissance de deux, soit huit ou seize. Ce dernier choix rend plus aisé les calculs numériques.

II doit être bien entendu que la présence simultanée des circuits 8 et 9 n'est nullement requise. Il s'agit de deux variantes de réalisation de l'invention.

Le dispositif de l'invention peut comprendre l'un ou l'autre de ces circuits ou, comme représenté sur la figure 2, les deux circuits. Si l'on ne fait appel qu'au circuit 8 conforme à ce qui a été appelé "première variante" de réalisation de l'invention, il n'est pas utile de générer la matrice A qui n'est utilisée que par le circuit 9 ("seconde variante").

L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'antennes de type "DIFAR". On peut également mettre en oeuvre des antennes filaires comportant des paires d'hydrophones directifs. A titre d'exemple non limitatif, une telle antenne est décrite dans la demande de brevet français publiée le 15 mars 1991 sous le NO 2 651 950. Cette demande de brevet est relative en outre à des dispositions permettant la levée d'ambi güité "Droite-Gauche" associée à l'antenne, ce qui a été appelé "ambigüité de 1800" dans la présente description. Dans cette variante, non représentée, l'antenne ne comprend plus N bouées distinctes. Cellesci sont remplacées par les N paires de doublets composant l'antenne linéaire. II faut naturellement, conformément à l'invention, disposer de moyens fournissant la valeur du cap, ce pour chaque doublet.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de localisation de bruiteurs par une antenne constituée de N capteurs acoustiques directifs, associés à N transducteurs de signaux sonores reçus de chaque bruiteur ; chacun desdits capteurs acoustiques étant muni de moyens générant une grandeur représentant le cap (Kn > par rapport au Nord magnétique terrestre; caractérisé en ce que, lesdits capteurs directifs étant constitués d'une paire de doublets présentant un diagramme de directivité en double huit (X-X', Y-Y') dont les maxima sont alignés sur des premier et second axes (EST-OUEST", "NORD-OUEST") orthogonaux entre eux, ce procédé comprend au moins les étapes suivantes

- génération par chaque capteur d'une paire de signaux analogiques (an, bn > , réponses des doublets suivant lesdits premier et second axes orthogonaux

- rotation d'un angle Kn de chacune des paires de signaux, avec

Kn cap de la bouée n et 1 < n < N, de façon à générer une nouvelle paire de signaux xn(t) et yn(t), telle que An(t) étant le signal associé au premier axe et Bn(t) le signal associé au second axe, la relation suivante soit vérifiée

- et la localisation desdits P bruiteurs en utilisant au moins les matrices U, U1 et U3 ; ladite localisation consistant à générer une suite de valeurs (û1 à Op > représentant les azimuts estimés des bruiteurs, modulo 1800.

- génération d'une troisième matrice U, également à N lignes et P colonnes, telle que les colonnes forment une base orthonormée commune aux espaces vectoriels engendrés par les colonnes des matrices U1 et U2

dans laquelle u1 à up sont les vecteurs propres de la matrice spectrale (E)

- génération d'au moins deux matrices, U1 et U2, à N lignes et P colonnes, N et P étant respectivement le nombre de bouées et le nombre de bruiteurs estimés, telles que la relation suivant soit satisfaite

- estimation du nombre P de bruiteurs en déterminant la multiplicité de la plus petite valeur propre de la matrice spectrale

- décomposition de la matrice spectrale (E) en éléments propres (u1 à u2Nr Xî à 2N)

- génération de la matrice spectrale (E) des signaux ainsi convertis

- échantillonnage à l'aide d'un signal de fréquence déterminée (Te > de ces signaux et leur conversion en signaux numériques (X(n))

<tb>

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de localisation desdits P bruiteurs comprend les phases suivantes

- une première phase de génération des P valeurs propres de la matrice définie par la relation [(k + iU2) * U]-1 x [(U1 - U2)* U# relation dans laquelle (U1 + U2) * est la matrice conjuguée de (U1 + iU2)

- et une seconde phase de génération desdits azimuts, l'azimut #p d'un bruiteur p, avec 1 < p < P, étant tel que #p = Arg (αp)

αp étant la valeur propre de rang p de la matrice générée à la première phase.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de génération d'une matrice diagonale A répondant à la relation suivante

A = diag {#1 - o, ..., #p -#} dans laquelle #1 à Xp sont les vecteurs propres de rangs 1 à P de ladite matrice spectrale (E) et 6 donné par la relation 6 = (XP+1 + ... + kN) / (N - P) et en ce que la localisation desdits P bruiteurs comprend les phases suivantes

- génération de la fonction f(O) telle que f(0) soit l'inverse de la plus petite valeur propre de la matrice

[U* (sin O U - cos O U2) A (sin O > - cos O U2)* U}

- et détermination des maxima de cette fonction dans une gamme déterminée de l'angle 0, les valeurs 0p de ces maxima représentant les azimut desdits P bruiteurs (01 à Op), modulo 1800.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite gamme déterminée comprend les angles O variant de -900 à +900.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite troisième matrice U est formée par les P vecteurs singuliers gauches as sociés aux P plus grandes valeurs de la matrice rU1 U2], matrice com- portant N lignes et 2P colonnes et U1, U2 étant lesdites première et deuxième matrices.

6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de localisation de bruiteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens (1.1 à 1.N), en nombre égal audit nombre N pour amplifier et filtrer les paires de signaux analogiques (an, bn), des deuxièmes moyens (2.1 à 2.N) pour faire tourner chacune des paires de signaux ainsi amplifiés et filtrés d'un angle représentant le cap magnétique (Kn) associé au capteur directif générant ladite paire de signaux analogiques, des troisièmes moyens (3) convertissant les paires de signaux en échantillons numériques vectoriels, des quatrièmes moyens (4) générant ladite matrice spectrale (E1 de ces échantillons, des cinquièmes moyens (5) décomposant cette matrice spectrale (E) en éléments propres (ul à u2N, k1 à k2N), des sixièmes moyens (6) estimant à partir de ces éléments propres le nombre P de bruiteurs et générant au moins une première et une deuxième matrice U1 et U2, obéissant à la relation

dans laquelle u1 à up sont les vecteurs propres de ladite matrice spectrale (r) ; des septièmes moyens (7) générant à partir desdites première et deuxième matrice une troisième matrice U telle que ses colonnes forment une base orthonormée commune aux espaces vectoriels engendrés par les colonnes des matrices U1 et U2; et des huitièmes moyens (8 ou 9) effectuant la localisation des P bruiteurs à partir d'au moins lesdites première, deuxième et troisième matrice (U1, U2, U).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les huitièmes moyens (8) effectuant la localisation de P bruiteurs génèrent P valeurs propres C1 à αp de la matrice

+ + i )U̇F1.[(U1 - U2)* U] et estiment les azimuts Oî à #p des P bruiteurs en effectuant les calculs successifs #p = Arg(#p), avec 1 < p < P.

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les sixièmes moyens (6) génèrent en outre une matrice diagonale A telle que

A = diag {X1 - a, #2 - #,...., #p - #} avec #1 et #p valeurs propres de la matrice spectrale (E) de rang 1 à P; et a = (#p+1 + ... + XN)/(N-P), avec Xp+ 1 à XN valeurs propres de la matrice spectrale (r) de rang(P+1) à N; et en ce qu'il détermine les maxima de la fonction f(û) inverse de la plus petite valeur propre de la matrice

[U* (sin O U1 - cos O 12) A (sin O > - cos O U2)* U# les valeurs de 0p associées aux maxima de ladite fonction f(0) correspondant aux azimuts des P bruiteurs.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque capteur acoustique directif est constitué par une paire de doublets d'hydrophones, chaque capteur possédant deux axes de directivités orthogonaux ("Est-Ouest", "Nord-Sud"), de manière à définir un diagramme de directivité en double huit ; et en ce que ces capteurs sont disposés, chacun, dans une bouée munie de moyens générant un signal (Kn) représentant le cap par rapport au Nord magnétique.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque capteur acoustique directif est constitué par une paire de doublets d'hydrophones, chaque capteur possédant deux axes de directivités orthogonaux ("Est-Ouest", "Nord-Sud"), de manière à définir un diagramme de directivité en double huit ; et en ce que ces capteurs forment une antenne filaire de longueur déterminée comprenant des moyens générant des signaux représentant les caps par rapport au Nord magnétique associés à chacun de ces capteurs.